CN111522091B - 一种玻璃导光板及其生产工艺、显示装置 - Google Patents

一种玻璃导光板及其生产工艺、显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种玻璃导光板及其生产工艺、显示装置。根据需要对玻璃进行冷加工成型，获得玻璃坯体；对玻璃坯体进行抛光处理，获得玻璃基体；在玻璃基体的第一表面制备厚度为10‑30μm的微米级导光油墨层，再在UV激光机上设置导光点阴片图案，然后曝光，将所述微米级导光油墨层雕刻成多个导光点；以非导电氧化硅材料作为靶材，通过连续磁控溅射镀膜的方式在所述导光点表面制备厚度为50‑100nm的非导电无色光学层；在非导电无色光学层的表面制备UV反射层，获得玻璃导光板。本发明在玻璃基体上完成导光模组的构成，节约了下扩散膜、增光膜、上扩散膜的制作加工及组装，节约了工序和成本，可提高效率。

Description

一种玻璃导光板及其生产工艺、显示装置
技术领域
本发明涉及一种玻璃导光板及其生产工艺、显示装置，属于导光板领域。
背景技术
通常液晶模组是由背板+LED、反射板、导光板、下扩散膜、量子点膜、增光膜、上扩散膜、导框及液晶面板组成。灯源的入射方式有后直射、边斜射和边直射三种方式，三种方式组成的液晶模组厚度后直射厚度＞边斜射厚度＞边直射厚度，边直射的方式是越来越多的厂商所选择的方案。在导光板的选择上，有PMMA材质和玻璃材质两种选择，因PMMA材质透过率低、折射率高、耐热变形温度低、表面硬度低、吸水率高、热膨胀率高等缺陷，不再作为导光板的首选，而玻璃与PMMA相比，具有透过率高、折射率低、耐热变形温度高、表面硬度高、吸水率低、热膨胀率低等优点，玻璃作为导光板的首选材质得到市场的信赖。现在玻璃导光板+边直射方式得到越来越广泛的应用，然而无论是哪种材质的导光板、哪种方式的灯源入射，都改变不了的是对上下扩散膜、量子点膜、增光膜的使用方式，上、下扩散膜，量子点膜、增光膜等都具有不同的作用，其都是单独生产，具有单独的生产工艺和组装工艺，在与导光板组装构成背光单元的过程，拉低了生产良品率，成本也高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种玻璃导光板及其生产工艺、显示装置，以简化结构或制作工序，降低成本。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种玻璃导光板的生产工艺，包括如下步骤：
S1、根据需要对玻璃进行冷加工成型，获得玻璃坯体；
S2、对S1获得的玻璃坯体进行抛光处理，获得玻璃基体；
其中，所述玻璃基体的可见光透过率大于92％，折射率小于1.51；所述玻璃基体具有相互平行的第一表面和第二表面；
S3、在S2中获得的玻璃基体的第一表面制备厚度为10-30μm的微米级导光油墨层，再在UV 激光机上设置导光点阴片图案，然后曝光，将所述微米级导光油墨层雕刻成多个导光点，形成导光点阵；
S4、以非导电氧化硅材料作为靶材，通过连续磁控溅射镀膜的方式在所述导光点表面制备厚度为50-100nm的非导电无色光学层；
S5、在S4中非导电无色光学层的表面制备UV反射层，获得玻璃导光板。
一般而言，玻璃基体的可见光透过率越高越好，折射率越低越好。据了解，已有公司能够生产出折射率＜1.47的玻璃，本发明对玻璃的选择只要符合透过率＞92％，折射率＜1.51即可，市场上可得到大规模的选择。本发明中，通过激光曝光，将微米级导光油墨层刻成具有角度的导光点，可起到量子点膜的作用，通过精密计算后具有不同角度的导光点将从底侧照射进来的线性光向平面转换，变成均匀的平面光。导光点的形状、排列密度、角度是根据屏幕尺寸、灯源位置及发光点的位置而变化的，具体可根据需要确定。非导电无色光学层无色且不具有导电性，可保护导光点免受UV反射层制备过程干扰影响而失效，同时可起到扩散膜的作用，即调整扩散角度、光场的空间和能量分布，提高光扩散的均匀度和透光率，实现高亮度，另外，也可起到增光膜的作用，即增加光的透过率，使得光垂直射出。UV反射层可起到上扩散膜的作用，使得光均匀分布地射向液晶面板。
进一步地，S1中，根据尺寸需要，依次对玻璃进行切割、CNC和钢化处理，获得玻璃坯体。
进一步地，S2中，进行抛光处理，使得玻璃基体的切面与表面的抛光程度相同，且切面与表面垂直。
S3中，制备厚度为10-30μm的微米级导光油墨层，可保证高的光线传导成功率和光线质量。申请人研究发现，微米级导光油墨层厚度低于10μm后光线传导的成功率将降低到80％以下；厚度大于 30μm后光线会出现多余的折色，也就是光线灰度值的出现。
进一步地，S3中，通过喷涂的方式制备微米级导光油墨层。
进一步地，S3中，曝光时，激光能量为2档(一般为1000MJ/cm2)，曝光时间为8-12min，优选为 10min。
S4中，制备厚度为50-100nm的非导电无色光学层可满足反光要求，申请人研究发现，当厚度低于50μm时，无法满足反光要求，高于100μm时，非导电无色光学层的颜色就会出现干涉就会影响白色效果。
进一步地，还包括在玻璃基体的第二表面安装或制备反射膜的步骤。
一种玻璃导光板，由如上所述的生产工艺制成。
一种显示装置，包括如上所述的生产工艺制成的玻璃导光板或如权利要求8所述的玻璃导光板，所述玻璃基体为六面体，在玻璃基体的三个切面上安装第一反光件，在玻璃基体剩余的一个切面的外侧设置灯源，在灯源外围设置第二反光件，所述UV反射层的外侧设有液晶面板。
如此，第二反光件可保护灯源，并将灯源发出的光均引导至玻璃基体内，光线经过反射膜反射到玻璃基体的第一表面，再依次穿过导光点、非导电无色光学层和UV反射层，最后照射至液晶面板上。
进一步地，还包括后盖和中间柱体，所述后盖和中间柱体拼接围成容纳玻璃导光板及灯源的空腔，所述液晶面板安装于中间状体上。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
A、在玻璃基体上完成导光模组的构成，节约了下扩散膜、增光膜、上扩散膜的制作加工及组装，节约了工序和成本，可提高效率；
B、玻璃基体大小、厚度可根据产品设计进行选择，可塑性强；
C、玻璃基体厚度可控制在(但不限于)0.7-1.1mm之间，玻璃基体与导光点、非导电无色光学层、 UV反射层集合而成的玻璃导光板，厚度可控制在(但不限于)0.8mm-1.3mm之间，极大减小了背光模组的厚度，可使最终产品厚度减小，满足超薄、超大尺寸的屏幕导光；
D、玻璃导光板超薄，可以满足弯曲的要求，可用于制作柔性屏；
E、成型工艺符合环保要求，绿色无污染。
附图说明
图1是本发明第一种实施方式的玻璃导光板的局部剖视图。
图2是本发明第一种实施方式的玻璃导光板的爆炸图。
图3是本发明第一种实施方式的显示装置的剖视图。
图4是一种采用玻璃作为导光板基材的显示装置的剖视图。
图5是一种采用PMMA作为导光板基材的显示装置的剖视图。
图中，1、玻璃基体；2、导光点；3、非导电无色光学层；4、UV反射层；5、第一反光件；6、灯源；7、反射膜；8、液晶面板；9、中间柱体；10、后盖；11、下扩散膜；12、增光膜；13、上扩散膜；14、印刷反光点；15、玻璃导光板；16、第二反光件。
具体实施方式
以下将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
本实施方式中的玻璃导光板的生产工艺如下：
步骤1、根据产品尺寸设计，对玻璃进行切割、CNC、钢化等冷加工成型；所述玻璃为康宁Lotus TM NXT型玻璃；
步骤2、对玻璃四个切面进行抛光处理，去除CNC加工留下的砂痕，使棱边也具有玻璃正反面一样的高光效果，切面与玻璃表面垂直夹角，获得玻璃基体；
步骤3、将玻璃基体清洗后对玻璃下表面(一般为凸面，可做曲面屏)印刷一层UV可剥胶并干燥，以保护玻璃基体在后工序加工中玻璃基体下表面不被污染；
步骤4、在玻璃基体上表面使用喷涂的方式将微米级导光油墨按一定厚度涂布(15μm)，在UV 激光机上设置导光点阴片图案，经曝光、清洗工序则在玻璃1背面形成高精度导光点2，起到量子点膜的作用，微米级导光油墨的配方及曝光工艺参数见表1；
步骤5、完成导光点2后，将玻璃基体上表面进行镀膜，制备非导电无色光学层3，使用连续磁控溅射电镀的方式进行，电镀厚度75纳米，电镀材料为非导电氧化硅靶材，起到光学增光的作用，同时保护导光点不被下一工序的UV反射层4干扰失效；
步骤6、在非导电无色光学层上进行UV油墨涂布，经光固化后形成超白UV反射层4，起到白色反射板的作用，超白UV油墨的配方及烘烤工艺参数见表1；
步骤7、去除玻璃基体下表面的可剥胶；
步骤8、在玻璃基体的3个切面装第一反光件；
步骤9、在玻璃基体的未装第一反光件的切面外侧安装灯源6，灯源6用第二反光件保护，使光只能射向玻璃基体内，则完成玻璃导光板的制作。
图3是使用本专利的玻璃导光板15而实施的一个显示装置的结构示意截面图，图中反射膜7，其材质为PET，可在玻璃基体与反射膜之间设置一层额外的非导电无色光学层，增加其透过率，这样光在经过反射膜7的反射层后，被非导电无色光学层增加了1％-2％的透过率，反射出来的光更亮，使整个背光模组得到更高的亮度。反射膜与玻璃基体之间不增加无色光学电镀层3也可以，增加是一种更优的方案。
表1工艺参数表
Figure GDA0003783217650000051
对比例1
如图4所示，采用现有导光板的基本结构，仅将基体材质改为玻璃。与本发明相比，需要在玻璃基体表面设置下扩散膜、增光膜和上扩散膜，一般地，扩散膜主要由三层结构组成，即抗刮伤层、透明PET 基材层和扩散层。光线从最下方的抗刮伤层入射，再穿透高透明的PET基材。然后，被分散在扩散涂层中的扩散粒子所散射形成均匀的面光源。扩散粒子多数为球状，其功能类似于凸透镜，光线在经过这些粒子时被聚焦到一定的出射角度内，从而达到增强出射光亮度的功能。此外，扩散层中粒径大小不同的粒子也保证了光线不会从扩散膜中直射出去，从而起到了雾化的效果。目前主要应用于LCD模组的背光光源部分。背光模组中，一般需要1-2片扩散膜：下扩散膜和上扩散膜。其中，下扩散膜贴近导光板，用于将导光板中射出的不均匀光源转换成均匀分布、模糊网点的面光源，同时起到遮蔽导光板、印刷网点或其他光学缺陷的作用；上扩散膜位于背光模组的最上侧，具备高光穿透能力，可改善视角、增加光源柔和性，兼具扩散及保护增亮膜的作用。目前世界上主要扩散膜生产厂家有：日本的惠和(KEIWA)、智积电(TSUJIDEN)及KIMOTO；韩国的SKC、新和(shinwha)及世韩(Seahan)；我国台湾省的长兴化工、宣茂科技、华宏新技及岱棱等；中国大陆目前尚处于起步阶段，暂无较大批量供货厂家。扩散膜厚度有40-600μm，常用背光模组扩散膜厚度在100μm±20μm。扩散膜资料可参考中国市场调研在线以下报告:全球及中国扩散膜市场调研与发展前景预测报告(2017年)，报告编号：561468。
应用于背光模块改善整个背光系统发光效率的增光膜主要有四种类型：一般棱镜片，多功能棱镜片，微透镜膜片与反射型偏光增光膜，每种光学膜也有着不同的市场特性。一般棱镜片，棱镜片的主要功能为将灯源发出的光线予以导正以增加发光效率目前最主要的供货商为3M公司，其它供货商有Mitsubishi Rayon，LG电子，新和，大日本印刷，LGS,中国台湾嘉威,迎辉,友辉,Suntech，SKC Haas以及LG化学等。多功能棱镜片，多功能棱镜片是一种较高阶的产品，整合了棱镜片与扩散片的功能，较一般型棱镜片有更好的发光效率。主要的供货商有：新和、迎辉与 LG电子。同时，韩国面板厂商较日本与中国台湾厂商更快地由一般型棱镜片转换为多功能棱镜片。微透镜膜片，微透镜膜片是将棱镜片与扩散片功能整合到一张膜里，有许多面板采用二张微透镜膜以取代一张棱镜片加二张上下扩的架构，目前主要应用的产品为32英寸、37英寸与40英寸液晶电视。面板主要的供货商为韩国公司如MNTech、 SKC Haas、新和LG化学以及LG Micron。反射型偏光增光膜，目前只有3M公司一家供货商。据实验结果显示它是目前所有种类光学膜中使发光效率提高的最好产品，发光效率能较其它产品高出至少30％，不过目前有些韩国厂商也开始推出类似功能的产品，如MNTech的NPRF新和的CLC与Woongjin以及日本Zeonor的Zeno等。一般而言，增光膜厚度在60--600μm之间，常用厚度在120±20μm。
对比例2
如图5所示，以PMMA材料作文导光板基材，需要在反射膜与PMMA基体之间设置印刷反光点，并在PMMA的另一表面设置扩散膜、增光膜和上扩散膜。
上扩散膜、下扩散膜、量子点膜、增光膜等都具有不同的作用，其都是单独生产，具有单独的生产工艺和组装工艺，在与导光板组装构成背光单元的过程，拉低了生产良品率，难以通过一条生产线一次性制作而成，成本较高。本发明的玻璃导光板是在玻璃上集成导光点、非导电无色光学层和UV 反射层，生产效率高，且可保证良品率。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (9)

1.一种玻璃导光板的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、根据需要对玻璃进行冷加工成型，获得玻璃坯体；
S2、对S1获得的玻璃坯体进行抛光处理，获得玻璃基体；
其中，所述玻璃基体的可见光透过率大于92％，折射率小于1.51；所述玻璃基体具有相互平行的第一表面和第二表面；
S3、在S2中获得的玻璃基体的第一表面制备厚度为10-30μm的微米级导光油墨层，再在UV激光机上设置导光点阴片图案，然后曝光，将所述微米级导光油墨层雕刻成多个导光点；
S4、以非导电氧化硅材料作为靶材，通过连续磁控溅射镀膜的方式在所述导光点表面制备厚度为50-100nm的非导电无色光学层；
S5、在S4中非导电无色光学层的表面制备UV反射层，获得玻璃导光板。
2.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，S1中，根据尺寸需要，依次对玻璃进行切割、CNC和钢化处理，获得玻璃坯体。
3.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，S2中，进行抛光处理，使得玻璃基体的切面与表面的抛光程度相同，且切面与表面垂直。
4.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，S3中，通过喷涂的方式制备微米级导光油墨层。
5.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，S3中，曝光时，激光能量为2档，曝光时间为8-12min。
6.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，还包括在玻璃基体的第二表面安装或制备反射膜的步骤。
7.一种玻璃导光板，其特征在于，由如权利要求1-6任一项所述的生产工艺制成。
8.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的生产工艺制成的玻璃导光板或如权利要求7所述的玻璃导光板，所述玻璃基体为六面体，在玻璃基体的三个切面上安装第一反光件，在玻璃基体剩余的一个切面的外侧设置灯源，在灯源外围设置第二反光件，所述UV反射层的外侧设有液晶面板。
9.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于，还包括后盖和中间柱体，所述后盖和中间柱体拼接围成容纳玻璃导光板及灯源的空腔，所述液晶面板安装于中间状体上。
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